基于“心與小腸相表里”探討心肌缺血再灌注損傷的防治策略

周芙瓊，左可可，顧 寧

急性心肌梗死是心血管病領(lǐng)域內(nèi)的危急重癥，致死率極高，及時進行再灌注治療(經(jīng)皮冠狀動脈介入治療、溶栓治療)是臨床上的首選治療方案[1-3]，但同時會導(dǎo)致心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)。MIRI的加劇主要表現(xiàn)為心肌頓抑、嚴重致死性室性心律失常、不可逆的心肌細胞損害以及心肌梗死面積進一步增加，是導(dǎo)致急性心肌梗死病人預(yù)后不良的關(guān)鍵因素[4-5]?？梢姡琈IRI已成為急性心肌梗死臨床治療手段中的一大阻礙。MIRI屬于中醫(yī)學(xué)“胸痹”“真心痛”的范疇?，F(xiàn)代研究表明，腸道菌群與MIRI的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[6-8]。中國科學(xué)院陳可冀院士團隊研究指出，中藥可通過調(diào)節(jié)腸道菌群防治冠心病[9]，這正符合中醫(yī)“心與小腸相表里”的傳統(tǒng)理論。近年來，中醫(yī)藥防治MIRI取得了一定進展，但其精準機制、作用靶點尚未十分明確。為此，本研究基于“心與小腸相表里”理論，探討腸道菌群與MIRI的關(guān)系，以期為中醫(yī)藥通過重塑腸道菌群防治MIRI研究提供一定的理論依據(jù)。

1 中醫(yī)“心與小腸相表里”的理論內(nèi)涵

手少陰心經(jīng)屬心下絡(luò)于小腸，手太陽小腸經(jīng)屬小腸上絡(luò)于心，心與小腸之間通過經(jīng)脈互絡(luò)關(guān)系構(gòu)成臟腑的表里關(guān)系?！侗静菔鲢^元》記載：“夫心為火主，氣者火之靈也，而小腸與之合。心不司氣化，而小腸為心司氣化之權(quán)，又心生血，而小腸即為血化之府”。在心陽之溫煦和心血之濡養(yǎng)下，小腸的化物功能才能正常行使?！夺t(yī)經(jīng)精義便讀》曰：“飲主化氣，食主化血，食物在小腸皆化為液……遂上奉心而生血，所以小腸為心之腑，乃心所取材處”“小腸主受盛化物，泌別清濁”，小腸吸收水谷精微，分清別濁，其精華部分交由脾氣轉(zhuǎn)運上輸于心，從而化精血以滋養(yǎng)心脈。若小腸功能失常，則會導(dǎo)致氣血失和，瘀血阻滯，心脈不暢，進而發(fā)為胸痹。

2 腸道菌群與MIRI的相關(guān)性研究

人類的腸道菌群是一個由微生物群落組成的極為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，而這個微生物群落又包含著上千種細菌，以及其他共生生物，如古生菌、病毒、真菌和原生生物等[10-11]?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在人體營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收及排泄過程中發(fā)揮著重要作用。腸道菌群一方面可以分泌各種各樣的酶，與營養(yǎng)物質(zhì)相互作用促進其吸收入血；另一方面還可以輔助將消化過程中所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物排泄出體外[12]。由此可見，腸道菌群參與了小腸“受盛化物，泌別清濁”的過程[13]，菌群失衡則小腸的生理功能失常，既有礙于“心”對營養(yǎng)物質(zhì)吸收，也促進了“心”對有害物質(zhì)的吸收，從而誘發(fā)或加重心血管疾病[14-16]。

2.1 腸道菌群失調(diào)與MIRI的聯(lián)系 腸道菌群是人體健康生理生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，越來越多的證據(jù)表明腸道菌群失衡是導(dǎo)致或促進心血管疾病發(fā)生發(fā)展的危險因素。Bai等[17]研究顯示，在門的水平上，MIRI大鼠腸道菌群中厚壁菌門(firmicutes)相對豐度增加，擬桿菌門(bacteroidetes)相對豐度降低，軟壁菌門(tenericutes)相對豐度顯著增加，在屬的水平上，Clostridiales、RF39、S24-7、Desulfovibrio和Allobaculum相對豐度顯著增加，而這些腸道細菌與腸上皮細胞凋亡、腸道屏障損傷、脂多糖(LPS)產(chǎn)生和炎性因子增加密切相關(guān)[18-20]。

2.2 腸道菌群代謝產(chǎn)物與MIRI的聯(lián)系

2.2.1 三甲胺 腸道菌群能夠代謝食物中的膽堿、左旋肉堿、甜菜堿等物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為三甲胺(trimethylamine，TMA)，TMA進一步被肝臟分泌的黃素單加氧酶(flavin monooxygenase，F(xiàn)MO)氧化，生成氧化三甲胺(trimethylamine oxide，TMAO)。TMAO可以通過調(diào)節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)-磷脂酶C(PLC)信號通路的下游1，4，5-三磷酸(IP3)信號通路，誘導(dǎo)血小板中鈣的釋放，激活血小板[21]。TMAO已被證實能加速冠心病的發(fā)生發(fā)展，提高血小板反應(yīng)性并增強血栓形成風險。臨床研究發(fā)現(xiàn)，急性冠脈綜合征病人血漿TMAO水平顯著增高[22]，TMAO以劑量依賴的方式加重動脈血栓風險(心肌梗死、腦卒中和死亡)[23-25]。實驗研究發(fā)現(xiàn)，大鼠行心肌缺血再灌注后，血漿中TMAO水平顯著升高[26]。氯吡格雷(腺苷二磷酸受體拮抗劑)是冠心病病人經(jīng)皮冠脈介入術(shù)及急性冠脈綜合征病人的主要治療藥物之一，TMAO可減弱氯吡格雷對血小板聚集的抑制作用，誘導(dǎo)氯吡格雷抵抗，增加心肌血栓形成負擔，從而加重MIRI[27]。

2.2.2 LPS 炎癥反應(yīng)在MIRI的發(fā)展過程中具有重要作用，及時有效地調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)有利于修復(fù)受損的心肌[28]。腸道菌群與炎癥反應(yīng)之間的關(guān)系密切，有報道指出腸道菌群失調(diào)，腸道微生物(尤其是革蘭氏陰性菌)所產(chǎn)生的LPS通過增加腸道通透性進入外周循環(huán)，進而使機體出現(xiàn)慢性的低度炎癥[29]；而進入外周的LPS又會進一步損害腸道屏障完整性，加重機體炎癥反應(yīng)[30]。Bai等[17]的研究顯示，MIRI大鼠血漿中脂多糖結(jié)合蛋白(LPS的標志物)的水平較假手術(shù)組顯著升高，同時，MIRI大鼠血漿中白細胞介素(IL)-6和IL-12水平升高，心肌組織Toll樣受體4(TLR4)和IL-6的蛋白表達亦顯著增加。這些結(jié)果表明，心肌缺血再灌注后腸道屏障受損，腸道菌群紊亂產(chǎn)生大量LPS，LPS通過受損的腸道屏障進入循環(huán)系統(tǒng)引起心肌炎癥反應(yīng)，從而加重心臟損傷。

2.2.3 短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs) SCFAs是由膳食纖維、蛋白質(zhì)和多肽經(jīng)盲腸和結(jié)腸中的厭氧細菌發(fā)酵而產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，其主要包括丁酸鹽、乙酸酯和丙酸鹽[31]。SCFAs中的丁酸鹽、丙酸鹽已被證實可改善腸道通透性，進而能夠抑制炎癥反應(yīng)[32]。Yu等[33]研究發(fā)現(xiàn)，口服丁酸鹽能減輕缺血再灌注大鼠的心肌損傷，且缺血再灌注所引發(fā)的心肌炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激和凋亡的情況也得以緩解。其機制可能是丁酸鹽作用于“腸-腦”神經(jīng)回路，逆轉(zhuǎn)了心肌缺血再灌注誘導(dǎo)的自主神經(jīng)失衡，并抑制了下丘腦室旁核(paraventricular nucleus，PVN)和頸上神經(jīng)節(jié)(superior cervical ganglion，SCG)的神經(jīng)活性，減少了大腦到心臟的交感神經(jīng)輸出。

2.2.4 苯乙酰甘氨酸 從食物中攝取的部分苯丙氨酸進入大腸，經(jīng)腸道菌群代謝為苯乙酸，苯乙酸又經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運至肝臟，與谷氨酰胺結(jié)合產(chǎn)生苯乙酰谷氨酰胺(PAGln，人和靈長類動物)或苯基乙酰甘氨酸(PAGly，嚙齒類動物)[34-35]。體內(nèi)PAGly長期異常升高與心力衰竭、腦卒中和冠心病密切相關(guān)[36-37]；升高的PAGly水平是主要不良心血管事件的獨立預(yù)測因素[38]。但是，Xu等[39]研究發(fā)現(xiàn)，短期給予適量的PAGly能顯著抑制缺血再灌注損傷引起的心肌細胞凋亡，減少心肌梗死面積，其機制可能是PAGly通過激活心肌細胞β2AR介導(dǎo)的Gαi/磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號級聯(lián)通路，從而發(fā)揮抗凋亡的作用。

3 中醫(yī)藥調(diào)節(jié)腸道菌群防治MIRI

3.1 中藥 臨床上中藥多以口服方式給藥，其必然與腸道微生物產(chǎn)生相互作用，部分中藥成分由于口服生物利用度較低，以原型藥物形式存在于腸道內(nèi)，從而直接調(diào)控腸道菌群及其代謝；同時，多元的中藥成分結(jié)構(gòu)會被腸道細菌代謝進而發(fā)揮藥效[40]。因此，對腸道菌群的調(diào)控是中藥成分發(fā)揮藥效的重要途徑。

鹿紅顆粒能夠減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷，其潛在機制可能是方中黃芪、黨參、桂枝等藥材的多糖、多酚類有效成分顯著增加腸道微生物物種的多樣性與豐度，進而改善腸黏膜充血水腫，恢復(fù)腸黏膜屏障功能，從而阻止內(nèi)毒素入血、減輕心臟炎癥[41]。矢車菊素-3-葡萄糖苷可通過改變腸道菌群結(jié)構(gòu)，減少MIRI小鼠心肌氧化應(yīng)激和線粒體損傷，從而保護缺血再灌注后的受損心肌[42]。

3.2 針灸 大鼠行心肌缺血再灌注后給予7 d電針刺激，結(jié)果顯示，電針干預(yù)可重塑腸道菌群結(jié)構(gòu)，逆轉(zhuǎn)MIRI后Clostridiales、RF39、S24-7、Desulfovibrio和Allobaculum相對豐度的變化，改善受損的腸道屏障功能，減少LPS的產(chǎn)生，從而抑制循環(huán)和心肌炎癥，最終發(fā)揮心臟保護作用[17]。采用電針預(yù)處理MIRI大鼠的內(nèi)關(guān)穴、足三里穴能夠顯著減輕其心肌損傷，進一步研究發(fā)現(xiàn)，電針預(yù)處理后MIRI大鼠腸黏膜炎性損害顯著改善，腸道菌群得以重塑，有益菌(雙歧桿菌、乳酸桿菌等)數(shù)量增多，部分條件致病菌(大腸桿菌、腸球菌、擬桿菌、消化鏈球菌等)數(shù)量明顯減少[43]。

4 小 結(jié)

越來越多的證據(jù)表明，腸道菌群與MIRI的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物或可成為中醫(yī)藥防治MIRI的關(guān)鍵靶點。明確中醫(yī)藥通過改變何種菌群、何種代謝產(chǎn)物，進而影響何種通路減輕心肌損傷，可為MIRI的防治提供新的策略和依據(jù)。

現(xiàn)代研究表明，鐵死亡(一種由鐵代謝失調(diào)所導(dǎo)致的病理現(xiàn)象)是MIRI產(chǎn)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，阻止鐵死亡將可能成為減輕MIRI的有效途徑[44-47]。另有文獻研究表明，大鼠口服乳桿菌有利于減輕MIRI[48-49]，腸道乳桿菌可改善宿主鐵代謝穩(wěn)態(tài)進而減少心臟等組織中鐵蓄積[50]。這些研究提示，乳桿菌或可通過調(diào)節(jié)機體鐵代謝減少心臟中鐵蓄積，進而抑制心肌細胞鐵死亡，其可能是防治MIRI的有效靶點。此外，對于與MIRI發(fā)生發(fā)展相關(guān)的腸道菌群代謝物研究目前主要集中在TMAO、LPS、SCFAs、苯乙酰甘氨酸中，乳桿菌是否能生成其他的與MIRI相關(guān)的代謝物，中醫(yī)藥治療又是否能調(diào)節(jié)這些代謝物，還有待進一步探究。